《電子技術(shù)應(yīng)用》
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面向互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用的媒體處理器設(shè)計(jì)

2011-07-25
作者:北京希圖視鼎科技有限公司
電視機(jī)市場(chǎng)是一個(gè)擁有全球約40億用戶,每年出貨量超過2億臺(tái)的巨大市場(chǎng)。電視機(jī)還是一個(gè)伴隨大多數(shù)中國家庭20多年并深入客廳生活的產(chǎn)品。

今天看起來,電視產(chǎn)業(yè)的三個(gè)進(jìn)化式發(fā)展階段已經(jīng)很清晰了。模擬電視時(shí)代的特點(diǎn)是標(biāo)清的節(jié)目內(nèi)容和統(tǒng)一的廣播網(wǎng)絡(luò)制式。電視芯片主要考量模擬廣播電視信號(hào)接收解碼和縮放去交織為主的顯示技術(shù),架構(gòu)設(shè)計(jì)不需要考慮CPU和多媒體功能。進(jìn)化到數(shù)字電視時(shí)代,技術(shù)有了很大的跨越。出現(xiàn)了高清電視的傳輸通道,芯片增加了信道解調(diào),需要處理傳輸流和數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的中間件軟件,電視芯片需要CPU,但處理能力要求不高;芯片需要解碼高清廣播節(jié)目,但格式單一,主要為MPEG-2和H.264。

演進(jìn)到網(wǎng)絡(luò)電視時(shí)代,則給電視產(chǎn)業(yè)帶來了翻天覆地的變化。首先是產(chǎn)業(yè)鏈變化,傳統(tǒng)電視是縱向合作生產(chǎn)產(chǎn)品的垂直產(chǎn)業(yè)鏈;網(wǎng)絡(luò)電視需要產(chǎn)業(yè)和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)水平整合分工。觀看模式也發(fā)生變化,互動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)最基本的需求,不僅觀看還可以利用電視。電視屏上實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的富媒體展示能力,電視芯片需要提供能夠處理眾多應(yīng)用和服務(wù)的能力。這些都需要重新構(gòu)建電視芯片架構(gòu)。傳統(tǒng)電視芯片開始增加媒體處理器的功能。領(lǐng)先的媒體處理器則進(jìn)一步整合傳統(tǒng)電視的功能,成為一體化的智能電視芯片。

參照工信部和CNNIC的數(shù)據(jù),2010年底中國已有高達(dá)1.2億戶的固定寬帶用戶,寬帶網(wǎng)民高達(dá)4.5億,而且近90%用戶用家庭寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)。電視機(jī)可以從家里方便地接入互聯(lián)網(wǎng),但終端落后于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。HTML5.0, Flash10.1, Android操作系統(tǒng)等軟件技術(shù)幫助網(wǎng)絡(luò)電視終端可以無縫接入到互聯(lián)網(wǎng)。內(nèi)容和服務(wù)也可以順暢的在消費(fèi)類產(chǎn)品上落地??梢哉f,通過互聯(lián)網(wǎng)給消費(fèi)類產(chǎn)品提供內(nèi)容服務(wù)的通道基本成型。

為電視設(shè)計(jì)媒體處理器

希圖視鼎(C2)自主設(shè)計(jì)的媒體處理器一開始就是按照在電視上展示網(wǎng)絡(luò)媒體的思路來設(shè)計(jì)核心架構(gòu)。C2的Jazz媒體處理器架構(gòu)已經(jīng)成功應(yīng)用在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)電視和機(jī)頂盒產(chǎn)品中,包括內(nèi)置了CC1203的CES 2011最佳家庭娛樂產(chǎn)品的Vulkano Flow。

CC1200內(nèi)置了兩個(gè)400MHz的Superscalar處理器核,每個(gè)核可以在一個(gè)指令周期執(zhí)行四條指令,并同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)硬件線程,每個(gè)硬件線程都設(shè)計(jì)了獨(dú)立的寄存器空間,CPU可以保證任一時(shí)刻為應(yīng)用軟件提供并運(yùn)行四個(gè)線程。這一設(shè)計(jì)加快了多任務(wù)處理的性能,為在電視屏幕上高效展示以瀏覽器為基礎(chǔ)的Web2.0富媒體提供了足夠的硬件保證能力。而且兩個(gè)處理器核運(yùn)行在SMP模式下,優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)調(diào)度器會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的調(diào)度和切換等。這就大大簡(jiǎn)化了多核軟件設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。

視頻內(nèi)容的處理能力是媒體處理器的核心和基礎(chǔ)。CC1200設(shè)計(jì)了Codec加速引擎,對(duì)主流視頻壓縮格式都提供了1080p分辨率的實(shí)時(shí)硬件解碼能力。硬解碼加DSP的設(shè)計(jì)可以在提供全高清視頻解碼能力的同時(shí),更好地滿足視頻編解碼并發(fā)處理的性能,和信源碼流廣泛適應(yīng)性的需求,或者加入特殊的前處理或后處理功能,可以平衡性能和靈活性的需求。

 面向<a class=互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用的媒體處理器設(shè)計(jì)" height="166" src="http://files.chinaaet.com/images/20110607/95dfc2ea-b89e-4fe5-8d79-e1d961c13159.jpg" width="400" />

圖1 電視機(jī)終端功能演進(jìn)示意圖

兩個(gè)ENE引擎的設(shè)計(jì)也是為了更好的支持并發(fā)的視頻處理。比如,處理器在解碼1080p碼流時(shí)還能編碼另一路視頻。這一功能可以實(shí)現(xiàn)視頻通話應(yīng)用,在手機(jī)、iPad和電視屏實(shí)時(shí)分享高清內(nèi)容的三屏合一應(yīng)用。也可以在任意應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)同時(shí)解碼多個(gè)視頻流,提供網(wǎng)絡(luò)畫中畫或雙顯示畫面功能。足夠強(qiáng)大的多核DSP可以輕易實(shí)現(xiàn)多通道高清音頻的解碼、各種音效和音質(zhì)提升等功能??ɡ璒K需要的所有功能都可以在這顆SoC中實(shí)現(xiàn)。

視頻編碼賦予終端雙向通信能力,視頻編碼本身是通信功能的一種需求,這對(duì)以視頻處理為核心的網(wǎng)絡(luò)電視尤為重要。當(dāng)電視機(jī)完成真正無縫接入到互聯(lián)網(wǎng)之后,電視終端之間的連接功能開發(fā)將是未來幾年內(nèi)的一個(gè)重要發(fā)展方向,這是雙向互動(dòng)智能終端最重要功能之一。沒有任何一種終端比在電視上實(shí)現(xiàn)視頻通信更直接、更便利、更便宜而且具有更好的使用體驗(yàn)。通過編碼和轉(zhuǎn)碼能力,多種視頻服務(wù)在智能電視終端上融合,電視和移動(dòng)終端之間實(shí)時(shí)直接分享內(nèi)容變得非常方便。CES 2011最佳家庭娛樂產(chǎn)品Volkano Flow就利用編碼功能將電視、手機(jī)、PC(含iPad )三個(gè)屏連接在一起,實(shí)現(xiàn)了無處不在的電視服務(wù)。

Jazz媒體處理器在硬件方面考慮了內(nèi)容版權(quán)保護(hù),以保證內(nèi)容和服務(wù)提供商的權(quán)益。其內(nèi)置的高級(jí)安全引擎可以很容易地實(shí)現(xiàn)各種DRM算法、CA算法和播控技術(shù), 例如MS DRM10、DivX DRM等多種算法已經(jīng)得到驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)。芯片內(nèi)還有專門的可編程但只能擦寫一次的標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)器,可以幫助設(shè)備制造商和服務(wù)商定位每臺(tái)設(shè)備,以保證服務(wù)的可靠性和安全性。

電視視頻產(chǎn)品和移動(dòng)視頻產(chǎn)品的最大區(qū)別在于顯示質(zhì)量和靈活的輸出。Jazz媒體處理器顯示引擎實(shí)現(xiàn)了所有從解碼到輸出所需要的工作,包括縮放、降噪等各種圖像增強(qiáng)算法。而且Jazz特有的雙顯視輸出功能可以讓機(jī)頂盒配置獨(dú)立的顯示屏,從而大幅簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的用戶操作,并提高了易用性。

Jazz SoC可以接收和處理DVB-C、DTMB等數(shù)字電視信號(hào);內(nèi)部有完整的解擾電路,支持各種CA算法,以及獨(dú)立的大小卡和各種豐富的外設(shè)接口。C2的第三代媒體處理器則進(jìn)一步完善了接收和處理各種廣播電視信號(hào)需要的所有功能,多媒體網(wǎng)絡(luò)處理性能和性價(jià)比大大優(yōu)于目前的電視芯片,可以實(shí)現(xiàn)消費(fèi)類一體化智能電視終端。

以往,電視應(yīng)用從沒有得到像今天這樣的關(guān)注度。在網(wǎng)絡(luò)電視中,真正體現(xiàn)產(chǎn)品靈魂的是軟件。流媒體播放器是媒體處理器上運(yùn)行的最重要的軟件,C2自主開發(fā)的流媒體播放器支持完整的網(wǎng)絡(luò)媒體格式,還能直接以流形式播放HTTP、RTSP、RTMP鏈接。并內(nèi)建完善的緩沖機(jī)制抑制網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng),兼容各種錯(cuò)誤。此外,媒體處理器的多任務(wù)并行處理能力,對(duì)Android開放式操作系統(tǒng),Linux Widget引擎和Web2.0技術(shù)的支持是基本要求。多核高效CPU、多硬件線程、高性能圖形引擎幾乎是主流處理器的唯一選擇。

面向互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用的媒體處理器設(shè)計(jì)

圖2 CC1200媒體處理器系統(tǒng)架構(gòu)圖

電視終端的未來

對(duì)于未來電視為核心的客廳文化的理解,C2認(rèn)為可以用數(shù)字序列來描述。基于一個(gè)全互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)的電視硬件平臺(tái),用戶客廳的電視直接到互聯(lián)網(wǎng),用戶喜歡的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容已經(jīng)頻道化了, 熱門節(jié)目介紹展示在EPG上;電視成為了一個(gè)溝通渠道,用戶在液晶電視的大屏幕上和遠(yuǎn)方的家人朋友在線K歌、聊天、玩休閑游戲,隨時(shí)可以通過攝像頭看到對(duì)方;任意選擇豐富的自己定制好的互聯(lián)網(wǎng)電視頻道;兒童可以通過電視屏和同學(xué)交流,遙控器上的一個(gè)鍵直接連接到遠(yuǎn)程教育中心,接受專家通過攝像頭面對(duì)面的答疑解惑;移動(dòng)終端和電視之間分享內(nèi)容也可以雙向分享內(nèi)容;電視不再是傳統(tǒng)的電視,各種內(nèi)容服務(wù)按需推送到用戶面前,更重要的是,這一切操作起來是那么的簡(jiǎn)單和便利。這就是用芯片技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造的新電視終端,新的人與人的溝通渠道,新的客廳文化。

面向互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用的媒體處理器設(shè)計(jì)

圖3 C2的網(wǎng)絡(luò)電視平臺(tái)愿景圖

作者:北京希圖視鼎科技有限公司   來源:電子工程專輯

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